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Autonomous Surface Reconciliation of a Liquid‐Metal Conductor Micropatterned on a Deformable Hydrogel
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202002178
液态金属是由低熔点金属组成的低共熔合金，在实际应用中具有广泛的用途，但是由于它们的超高表面张力而难以在固体表面上润湿。尽管液态金属具有流体的可变形性，但很难将其用作可变形的微电路电极。在这项研究中，发现共晶镓铟（EGaIn）可以扩散到化学交联的水凝胶表面，该水凝胶由具有许多羟基的脂肪族烷基链组成（-OH），从而促进了直接微图案化的EGaIn电极的开发。更重要的是，在水凝胶上构图的EGaIn可以自动调和其表面，从而在水凝胶发生机械变形时形成牢固的水凝胶界面。EGaIn在水凝胶上的这种自主的表面调节使研究人员可以利用化学修饰的水凝胶的优势，例如可逆拉伸，自修复和水溶胀能力。当与可合成控制的水凝胶的优异可逆性（例如可拉伸性，自修复和水溶胀）结合时，EGaIn在水凝胶上的自主调节有利于开发具有低电阻和低电阻的可直接图案化，可变形和自修复的电极变异。这样的电极适用于需要极高的机械和环境适应性的各种微电子学。
Versatile fabrication of liquid metal nano-ink based flexible electronic devices
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352940720303516
共晶镓铟（EGaIn）的液态金属（LM）具有室温流动性和出色的导电性，在柔性电子产品中具有广阔的发展潜力。然而，由于EGaIn的高表面张力，制备基于LM的电路是相当大的挑战。在这里，该研究介绍了一种具有出色的胶体稳定性的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）稳定的LM纳米墨水，可用于通过多种制造策略来构建柔性器件。通过直接写入，可以在普通纸上制造电路，然后进行机械烧结以恢复导电性。然后，可将电路用温度控制的辊式层压机包裹起来，以提高其实用性。通过过滤，将LM纳米液滴吸入尼龙膜的多孔结构中以形成导电膜，通过摩擦烧结可以恢复导电性能。随后，可以将容易通过激光切割获得的定制导电图案封装在柔性材料中，从而产生不同的柔性设备，包括NFC天线，基于电容器的压力传感器和用于活体小鼠神经信号感测的生物电极体内。当前的工作提出了基于LM纳米墨水的柔性电子产品的通用制造策略，这在印刷电子领域具有巨大的可能性。此外，兼具稳定性和生物相容性的LM纳米墨水为将来植入的柔性电子产品提供了巨大的潜力。
Surfaces and Interfaces of Liquid Metal Core–Shell Nanoparticles under the Microscope
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ppsc.201900469
镓基液态金属合金共晶镓铟（EGaIn）在设计核壳纳米粒子（CSN）方面具有广阔的前景。剪切辅助配体稳定方法已被证明是这些CSN的合成方法。然而，确定配体在稳定作用中的作用需要了解配体-纳米粒子界面的表面化学。
通过用具有不同烷基链长的脂肪族羧酸盐官能化纳米粒子，创建了EGaIn CSN，并提出了关于EGaIn CSN稳定性的详细研究，以探索烷基链长的影响。对涂有不同链长的脂族羧酸盐（从C2到C18）的EGaIn CSN的AFM地形图进行分析，发现EGaIn CSN的大小主要与直链羧酸酯配体的大小无关。但是，用C8包覆颗粒时，平均直径略有下降。与C18相比，涂覆C18时生成更均匀尺寸的EGaIn CSN的倾向更大，这表明烷基链的结构和构象会影响颗粒的均一性，但是，对于包覆有庞大或更长配体分子的EGaIn CSN，还需要进一步研究。此外，对EGaIn CSN的DRIFTS和AFM F-D曲线的分析揭示了末端烷基链的取向对EGaIn CSN壳的刚度的影响。结果可以归因于涂覆在EGaIn CSN的表面上的羧酸盐单层的顺序增加。羧酸盐包覆的EGaIn CSN的刚度计算反映了三个界面区域，从无序且形成不良的界面（C2）过渡到有序的（C4–C8），最后过渡到与扩展共存的过渡区域（C10–C18）对EGaIn CSN的DRIFTS和AFM F-D曲线的分析揭示了末端烷基链的取向对EGaIn CSN壳的刚度的影响。结果可以归因于涂覆在EGaIn CSN的表面上的羧酸盐单层的顺序增加。羧酸盐包覆的EGaIn CSN的刚度计算反映了三个界面区域，从无序且形成不良的界面（C2）过渡到有序的（C4–C8），最后过渡到与扩展共存的过渡区域（C10–C18）对EGaIn CSN的DRIFTS和AFM F-D曲线的分析揭示了末端烷基链的取向对EGaIn CSN壳的刚度的影响。结果可以归因于涂覆在EGaIn CSN的表面上的羧酸盐单层的顺序增加。羧酸盐包覆的EGaIn CSN的刚度计算反映了三个界面区域，从无序且形成不良的界面（C2）过渡到有序的（C4–C8），最后过渡到与扩展共存的过渡区域（C10–C18）所有反式构象都带有大量末端胶状缺陷，从而导致链条在压缩下变形更大。因此，已经显示出改变配体长度提供了一种理解配体在液态金属CSN的结构稳定性以及机械性能中所起的作用的方法。此外，已经证明，AFM是一种有效而强大的工具，可提供这些涂层的EGaIn CSN的表面特性的全貌。这些结果给下一代核-壳液态金属纳米颗粒设计和应用提供了重要的理论基础。
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纤维素气凝胶作为绝热材料的应用
隔热材料，是指在材料热流传递过程中能够起到阻碍热传导作用的材料，也被称做热绝缘材料。传统的绝缘性隔热材料，主要指玻璃纤维、硅酸盐、石棉、岩棉等，而新型绝热材料，则主要指气凝胶毡、真空板等。隔热材料的种类有很多，但由于材料类型、孔隙特征和使用条件等的不同，其隔热系数和隔热机理也有所差异。
气凝胶是通过干燥过程，用空气置换其内部所含的水分，具有非常高的孔隙率，所以有着极低的导热系数和优异的绝热性能，能有效抑制固体传热和气体传热，有望制备出良好的保温绝热材料。Wicklein 等人利用氧化石墨烯冷冻浇铸纳米纤维素悬浮液制备出了超绝缘、阻燃和强各向异性气凝胶，其性能优于传统的聚合物基绝缘材料(Figure 1)。该气凝胶具有优异的耐燃性，热容为 1561 mW，约为发泡聚苯乙烯的一半。JIMéNEZ 等人使用 TEMPO 氧化得到纳米原纤化纤维素通过两种不同的模具冷冻干燥制备气凝胶，通过改变冷却速率和温度梯度，发现控制溶剂的固化对气凝胶微观结构具有显着影响。不同的温度梯度导致不同的孔径分布，每个孔径具有其特定的形状和连通性，由此产生的原始结构显示的隔热性能不同，沿温度梯度方向取向的层状微结构的气凝胶显示出多孔通道，具有细胞微结构的气凝胶更高的孔隙率导热率最低可达到 0.024 W/Mk(Figure ）。
Figure 1 Fabrication and overview of the mechanical, thermal and fire-retardant properties of nanocomposite foams.
Figure 2 Aerogel microstructure and thermal insulation properties
复合隔热材料在生活中的应用也越来越广泛，大众普遍追求具有更高性能的复合隔热性材料，纳米纤维素气凝胶作为一种轻质化材料在各个方面都具有优异性能。Wang等人在多层石墨烯中插入二维磷酸锆生长，形成分层石墨烯限制的磷酸锆（ZrP/RGO）纳米片。然后采用单向冷冻技术将纤维素纳米纤维和ZrP/RGO纳米片组装成具有优异隔热、力学和阻燃性能的仿生结构气凝胶。与最新的纤维素纳米纤维气凝胶相比，垂直于层状排列的复合气凝胶具有超低的导热系数（18mW·m·k）、最大比杨氏模量（104kN·m·kg）、高的极限氧指数（33.5）和极低的峰值放热率（14.1kW/m）。
Zhang等人在纤维素骨架表面覆以聚苯胺导电聚合物，合成了具有三维结构的纤维素骨架。这种气凝胶不仅能有效地消耗电磁波，而且在保温隔热方面具有很大的应用潜力。纤维素-壳聚糖骨架的三维骨架可以大大提高导电损耗能力，而聚苯胺本身具有较高的红外反射率和较低的微波反射率，因此该复合材料具有较强的微波损耗性能，且与隔热材料兼容,在红外隐身方面具有潜在的应用前景。
[1] Sakai K, Kobayashi Y, Saito T, et al. Partitioned airs at microscale and nanoscale: thermal diffusivity in ultrahigh porosity solids of nanocellulose. Scientific Reports, 2016, 6: 20434.
[2] WICKLEIN B, KOCJAN A, SALAZAR-ALVAREZ G, et al. Thermally insulating and fire-retardant lightweight anisotropic foams based on nanocellulose and graphene oxide. Nature Nanotechnology, 2015, 10(3): 277.
[3] JIMéNEZ-SAELICES C, SEANTIER B, CATHALA B, et al. Effect of freeze-drying parameters on the microstructure and thermal insulating properties of nanofibrillated cellulose aerogels. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2017, 84(3): 475-485
[4] Wang D, Peng H, Yu B, et al. Biomimetic structural cellulose nanofiber aerogels
with exceptional mechanical, flame-retardant and thermal-insulating properties. Chemical Engineering Journal, 2020, 389: 124449.
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引用 4楼
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游客8楼
